BÀI GIẢNG THIẾT bị TRAO đổi NHIỆT

THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TÀU THỦY •Chươ ng 1: Giới thiệu chung •Chươ ng 2: Thiết bị ngưng tụ •Chươ ng 3: Bầu hâm bầu sinh hàn •Chươ ng 4: Thiết bị chưng cất nướ c Chương1: Giới thiệu chung 1.1 Khái niệm thiết bị trao đổi nhiệt – Khái niệm: TBTĐN dùng để truyền nhiệt từ chất mang nhiệt có To cao cho chất mang nhiệt có To thấp – Phân loại: • TBTĐN dạng vách ngăn • TBTĐN kiểu hồi nhiệt • TBTĐN kiểu ống nhiệt • TBTĐN kiểu tiếp xúc • TBTĐN hỗn hợp 3 Thiết bị trao đổi nhiệt hỗn hợp – Mục đích: • Hâm dầu FO phục vụ ME, GE, nồi hơi… • Làm mát dầu nhờn động ME, GE, TB • Hâm nước cấp vào nồi • Làm nước ME, GE • Làm mát kkhí tăng áp động ME, GE • Hâm nhiên liệu dầu nhờn trước vào máy lọc - Yêu cầu TBTĐN: • Hệ số truyền nhiệt có giá trị lớn tốt • Trở kháng thủy lực nhỏ tốt • Bề mặt TĐN thiết bị bị bám bẩn, dễ dàng làm sạch, dễ dàng sửa chữa • Bảo đảm ngăn cách dòng môi chất nóng lạnh tốt để tránh tượng hai dòng môi chất hòa trộn vào • Thiết bị phải đảm bảo an toàn vận hành, có tuổi thọ cao, có kết cấu đơn giản để dễ dàng lắp đặt, vận hành bảo dưỡng 1.2 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng tàu thủy •Bầu làm mát •Bầu ngưng tụ •Thiết bị chưng cất nướ c 1.2.1 Bầu làm mát nước 14 10 13 11 12 Nắp trước Tấm ngăn 10 Mặt sàng cố định Đường nước vào Ống TĐN 11 Nước biển vào Vỏ bầu Nước 12 Cửa xả cặn Thanh chằng Nước biển 13 Mặt sàng di động Nắp sau 14 Kẽm chống mòn 1.2.2 Bầu ngưng nước 10 1.Đường nước biển vào 2.Đường nước biển Hơi nước vào Ống nước làm mát mặt sàng nắp bầu Bơm nước ngưng Bơm nước biển bơm chân không 10 Bộ làm mát không khí 1.2.3 Thiết bị chưng cất nước 1.Nguồn gia nhiệt Khoang bay Bình ngưng Bơm hút chân không Nước làm mát Bơm nước ngưng Nước biển vào Bơm hút nước muối 10 STT Dạng hư hỏng Gãy dập Nguyên nhân Biện phục pháp khắc - Do bị va đập Thay học, ứng suất mỏi qua nhiều lần biến dạng Hỏng gioăng -Do bị biến chất Thay làm kín thời gian làm việc dài với to p cao -Do sai sót lắp ráp Thay - Do ăn mòn điện Thay hoá chống ăn mòn kẽm Kẽm chống ăn - Do ăn mòn điện Thay mòn bị mục, hoá chống ăn mòn ăn mòn hết kẽm 111 Chươ ng 4: THIẾT BỊ CHƯNG CẤT NƯỚ C 4.1 Các yêu cầu đố i với chất lượ ng nướ c cung cấp cho thiết b ị sinh h v n ướ c rửa, nướ c u ống t àu th ủy -Trong nướ c biển nồng độ muối trung bình 3,5 % (35 g /1 kg), có 77,8 % muối ăn, lại muối khác -Độ muối nước biển đo độ branTa (br) hàm lượng clorua nước tương đương 10 miligam NaCl/lít hay 6.06 miligam Cl /lít 112 - Độ muối nước biển tính toán thường lấy từ 3000-3300 br Độ cứng nước biển khoảng 130 miligam đương lượng/lít -Các thiết bị sinh kiểu ống nướ c, làm việc với áp suất 70 bar, nướ c bổ xung phải đạ t độ c ứng nh ỏ h ơn 0.015 mg đươ ng lượ ng/lít hàm lượ ng clorua dướ i mg Cl /lít - Trên tàu thủy đạ i với trang trí độ ng lực tua bin , để có nướ c bổ xung cho thiết b ị sinh h n ướ c, ng ườ i ta dùng nướ c chưng cất đặ c biệt - Đối với thiết bị sinh làm việc áp suất 16 bar, cho phép dùng nước với độ cứng 0.4 mg đương lượng /lít hàm lượ ng clo dướ i mg Cl /lít Nướ c rửa sử dụng nguồn nướ c phải có độ cứng dướ i mg đươ ng lượ ng/lít, độ muối không vượ t 180 mg Cl -/lít, không đượ c chứa vi trùng gây bệnh 113 Nướ c uống có yêu cầu cao hơn, phải suốt, bão hòa không khí, mùi v ị khó ch ịu, không ch ứa ch ất gây tác h ại v ới ngườ i vi trùng gây bệnh v.v… nướ c uống nướ c có h àm lượ ng muối chung d ướ i 500 mg/lít, độ c ứng không 3,5 mg đươ ng lượ ng/l, hàm lượ ng clorua không 250mg Cl /lit 4.2 Công dụng phân loại thiết bị chưng cất nướ c (T.B.C.C.N.) •Yêu cầu nướ c tàu đượ c xác đị nh lượ ng tiêu thụ nướ c thuyền viên, hành khách, thi ết b ị n ăng l ượ ng v trình công nghệ chuyên dùng, sản l ượ ng c T.B.C.C.N, c ần l ớn h ơn l ượ ng chi phí n ướ c ng ọt cho m ột ng ày đêm 1,2 - lần 114 •Các chi phí không thu hồi đượ c nướ c rò rỉ nướ c nồi hơi, nướ c ng ưng, vi ệc chi phí h b ộ th ổi muội, chi phí qua van an toàn, bay h trang trí độ ng l ực h n ướ c kho ảng t ÷ 2% sản lượ ng nồi Lượ ng tiêu thụ nướ c nồi ướ c chừng tấn/ngày đêm cho 1000 mã lực có ích •Trên trang trí độ ng lực Diesel, tổn thất, nướ c chất ngưng tụ nồi tiết kiệm nồi phụ kho ảng 2% s ản lượ ng nồi Lượ ng tiêu thụ nướ c hệ thống làm mát độ ng Diesel vào kho ảng 0,2 tấn/ng ày đêm cho 1000 mã l ực có ích •Lượ ng tiêu thụ nướ c cho nhu cầu sinh hoạt thuyền viên hay hành khách 150 - 250 lít/ng ày đêm N ếu s d ụng n ướ c cho hệ thống vệ sinh lượ ng tiêu thụ nướ c tăng thêm 30 - 50 lít cho ng ườ i ng ày đêm 115 •Trong trang trí độ ng lực Diesel, để làm bay nướ c biển ngườ i sử dụng nhiệt n ướ c l àm mát Diesel v m ột l ượ ng từ nồi tiết kiệm hay nồi phụ Trên tàu tuốc bin h ơi, ch ất gia nhi ệt thi ết b ị ch ưng c ất l h th ấp áp th ải kh ỏi tuốc bin nướ c chính, tàu đậ u thấp áp thải khỏi tuốc bin nướ c chính, tàu đậ u l h ti ết l ưu t b ộ sinh h •Theo cách bay nướ c biển, thiết bị chưng cất đượ c chia ra: +Thiết bị bay kiểu bề mặt Ở đây, để gia nhiệt làm cho nướ c bay hơi, ngườ i ta lắp cụm hâm nóng d ạng ống, ống xo ắn ru ột gà hay dạng + Thiết bị bay với buồng bay kiểu không bề mặt buồng bay không bố trí cụm gia nhiệt 116 •Theo số cấp áp lực hồi thứ cấp, T.B.C.C.N đượ c chia loại cấp, hai cấp nhiều cấp •Theo cách tận dụng nhiệt thứ cấp, T.B.C.C.N, đượ c chia thiết b ị ho àn nhi ệt v thi ết b ị không ho àn nhi ệt Trong thiết bị bay không hoàn nhiệt, thứ cất đượ c ng ưng t ụ b ầu ng ưng t ụ, b ầu n ày đượ c l àm mát b ằng n ướ c bi ển, nhi ệt thứ cấp bị Để sử dụng nhiệt thiết bị bay hồi nhi ệt chất ng ưng t ụ đượ c b ơm từ b ầu ng ưng tụ l ại gia nhiệt Đôi để hồi nhiệt thứ cấp ta dùng "máy nén nhi ệt", nh n ăng l ượng c h công tác nóng l àm m ột phần thứ cấp đượ c tăng áp nhiệt đô, sau dùng làm chất gia nhiệt 117 Dấu hiệu phân loại Công dụng hay chế độ công tác Phương pháp bay Mạch nước muối Chất gia nhiệt Kiểu thiết bị hệ thống Bầu lọc nước công dụng chung Bầu bay (bổ sung nước cấp); bầu làm nước (để tạo nước uống nước rửa) Bay kiểu bề mặt, kiểu cụm ống hâm hay mặt hâm, bay kiểu không bề mặt (sôi) Tuần hoàn, chảy thẳng Hơi nước (từ nồi hơi, thải); nước làm mát động Diesel; Điện áp suất thứ cấp (trong vỏ bầu bay T.B.C.C.N tiết kiệm độ chân không sâu (0,043÷0,075 ata); T.B.C.C.C.N dùng thải có độ chân không thấp (0,2 ÷ 0,3 ata); T.B.C.C.C.N áp suất dư (1,0 ÷ 2,0 cao hơn) Số cấp thứ cấp Số lần bay (bay kiểu bề mặt) Một cấp: nhiều cấp (kiểu bề mặt không bề mặt), với nén nhiệt thứ cấp Bay lần, bay hai lần Kiểu cụm gia nhiệt (bay kiểu bề mặt) theo kết cấu ống ruột già, ống thẳng, ống phẳng, đàn hồi, (kiểu trống, kiểu hình hộp), đặt nằm ngang ống nước, ống hơi, kiểu đặt thẳng đứng - ống nước Cách ghép Theo mối liên hệ với hệ động lực nước Ghép thành tổ hợp, làm riêng rẽ Nối vào với hệ thống nhiệt (ở chế độ hành trình), độc lập) 118 4.2 Cơ sở lý thuyết trình hóa hơi nướ c 1- Ảnh hưở ng áp suất tới nhiệt độ hóa hơi nướ c : • Khi áp suất thiết bị bay tăng làm cho nhiệt độ sôi nhiệt độ hóa hơi nướ c tăng • nhiệt độ sôi nướ c thiết bị bay tăng cáu cặn đượ c tạo bề mặt gia nhi ệt t ăng, l àm gi ảm h ệ s ố truyền nhiệt K làm giảm sản lượ ng • Do tàu thủy, ngườ i ta thườ ng sử dụng thiết bị bay kiểu chân không, n ướ c biển đượ c ti ến h ành ch ưng c ất nhiệt độ nhỏ 55 C 119 2- Ảnh hưở ng tốc độ hóa áp suất đế n độ hơi: • Nướ c chưng cất nhận đượ c ngưng tụ thứ cấp (hơi nướ c biển), nướ c chưng cất bị nhiễm mặn nướ c biển mang theo hạt muối •Khi hạt nướ c muối nướ c muối thiết bị bay có độ ngậm muối độ ng ậm muối c n ướ c c ất t ỷ l ệ b ậc với độ ẩm thứ cấp độ ngậm muối nướ c muối • Để giữ cho lượng clorua nước cất không mg Cl-/lít độ ngậm muối nước bầu bay 50000br, độ ẩm thứ cấp không đượ c vượ t 0,01% • Khi cườ ng độ sôi tăng bóng lớn tốc độ tách chúng qua bề mặt bay lớn mang theo hạt nướ c muối lớn 120 •Lượ ng ẩm (nướ c muối) mang theo vào không gian phụ thuộc vào sức căng mặt n ướ c bay h T ăng s ức c ăng c b ề mặt nướ c bay phụ tải bầu bay không ổn đị nh lượ ng ẩm (tức nướ c muối) bị vào không gian tăng lên •Không gian lớn độ ẩm nhỏ, hạt nướ c muối lớn vào không gian h d ướ i tác d ụng c lực trọng trườ ng bị rơi trở lại phía dướ i, thứ cấp đượ c l àm khô chút Còn h ạt mu ối nh ỏ đượ c h th ứ c ấp tác dụng lên, vận tốc hạt nướ c muối tỷ lệ bình phươ ng với tốc độ Bởi tốc độ h thứ cấp ảnh h ưở ng c àng lớn đế n độ ẩm áp lực lớn Ví dụ tốc độ 2,5m/s, áp suất kho ảng kPa h th ứ c ấp có th ể mang theo hạt muối có đườ ng kính 0,3mm Bởi để làm khô thứ cấp ngườ i ta sử dụng phận phân ly 121 Thiết bị bay với buồng bay kiểu bề mặt 1- Nước sau làm mát đ/cơ vào 2- Buồng bay 3- Bộ ngưng tụ kiểu bề mặt 4- Bơm chân không 5- Nước vào làm mát bình ngưng 6- Bơm nước ngưng 7- Nước biển cấp vào buồng bay 8- Bơm nước muối 122 Thiết bị bay với buồng bay kiểu không bề mặt 1- Bộ hâm 2- Bầu bay 3- Bộ ngưng tụ kiểu bề mặt 4- Bơm nước ngưng 5- Đường cấp nước biển 6- Bơm tuần hoàn nước muối 7- Đường xả nước muối 123 § 4-3: Cấu tạo thiết bị C.C.N.N kiểu chân không Để chưng cất nước từ nước biển, tàu thủy người ta thường sử dụng thiết bị chưng cất nước kiểu chân không, mặt nguyên lý cấu tạo gồm: - Bầu bay - Bầu ngưng tụ - Bơm tạo độ chân không (bơm ejector) - Bơm nước cất (nước sau chưng cất) - Bơm nước biển (dạng bơm ly tâm) - Các thiết bị phục vụ 124 11 10 12 13 14 16 15 1- Động Diesel 2- Bộ điều tiết nhiệt độ 3- S.H.N.N 4- S.H.D.N 5- S.H gió tăng áp 6- Bầu ngưng 7- Bơm ejector (tạo độ chân không) 8- Bơm cấp nước biển 9- Bơm hút nước tràn (nước muối) 10- Bầu bay 11- Bơm nước chưng cất 12- Cảm biến nồng độ muối 13- Van điện từ 14- Lưu lượng kế 15- Bơm nước biển làm mát máy 16- Bơm nước làm mát máy 125 ... đơn giản để dễ dàng lắp đặt, vận hành bảo dưỡng 1.2 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng tàu thủy •Bầu làm mát •Bầu ngưng tụ Thiết bị chưng cất nướ c 1.2.1 Bầu làm mát nước 14 10 13 11 12 Nắp... tốt • Bề mặt TĐN thiết bị bị bám bẩn, dễ dàng làm sạch, dễ dàng sửa chữa • Bảo đảm ngăn cách dòng môi chất nóng lạnh tốt để tránh tượng hai dòng môi chất hòa trộn vào • Thiết bị phải đảm bảo an...Chương1: Giới thiệu chung 1.1 Khái niệm thiết bị trao đổi nhiệt – Khái niệm: TBTĐN dùng để truyền nhiệt từ chất mang nhiệt có To cao cho chất mang